rautatie

Tänään muistellaan puuskuttavaa pirua

Su, 02/21/2016 - 09:26 Jari Mäkinen
Trevithickin veturi


Täsmälleen 212 vuotta sitten tehtiin maailman ensimmäinen junamatka Walesissa, Iso-Britannissa. Siitä alkoi uusi aika ihmiskunnan historiassa, koska likkuminen tuli aiempaa paljon helpommaksi ja nopeammaksi.


Nykynäkökulmasta saavutus oli varsin vaatimaton: puuskuttava ja koliseva veturi kiskoi kevyesti tehtyä rautatietä pitkin viisi vaunua 16 kilometrin matkan Penydarrenista Abercynoniin neljässä tunnissa ja viidessä minuutissa. Vaunuissa oli 10 tonnia rautaa ja 70 miestä, joten vaikka junan keskinopeus oli vaivaiset 3,9 kilometriä tunnissa, oli saavutus erinomainen: hevosvoimin vastaavan rahtimäärän kuljettamiseen olisi mennyt paljon kauemmin.

Junan kehittäjä oli englantilainen kaivosinsinööri Richard Trevithick (1771 – 1833), joka innostui höyryvoimasta ollessaan lapsi, jolloin tarinan mukaan hän katseli lumoutuneena höyrymoottorilla toimivia, uusia ja uljaita vesipumppuja Cornwallissa.

Hän kouluttautui kaivosinsinööriksi ja erikoistui höyrykoneisiin. Trevithick kehitti erityisesti suurella höyrynpaineella toimivia moottoreita, joiden koko saattoi olla huomattavasti aiempia matalapainemoottoreita pienempi. 

Niinpä ajatus moottorin asentamisesta vaunujen voimanlähteeksi oli varsin looginen, tosin höyrymoottori oli vielä sen verran painava laite, että vaunu kaipasi vahvistetun tien kulkeakseen. Moottorin lisäksi ei vaunuun juuri muuta mahtunutkaan, joten toinen looginen idea oli tehdä juna: moottori on veturissa ja se vetää rahdilla ja matkustajilla lastattuja vaunuja.

Trevithick teki ensimmäisiä kokeitaan vuonna 1801.

Aivan ensimmäinen moottorivoimalla liikkunut ajuneuvo ei Trevithickin lokomotiivi kuitenkaan ollut, sillä ranskalainen Nicolas-Joseph Cugnot oli tehnyt kolmipyöräisen höyrykärryn jo vuonna 1770. Sen periaate oli erinomainen, mutta puuvaunu ei kestänyt ajoa, moottori oli alitehoinen ja kokonaisuus ei toiminut lainkaan. Voisi sanoa, että Cugnot oli vuosikymmeniä edellä aikaansa.

Trevithickin "Puuskuttavaksi piruksi" kutsuttu laite kuljetti kuutta matkustajaa jouluaattona, mutta kolmea päivää myöhemmin kulkupeli tuhoutui tulipalossa, kun sen kuljettajat olivat käymässä pubissa ja unohtivat huolehtia siitä, että höyrymoottorissa oli riittävästi vettä. Vesi kiehui loppuun, laite kuumeni ja paloi lopulta poroksi.

Seuraaja oli 21. helmikuuta 1804 ensimmäisen julkisen matkansa tehnyt veturi. Itse asiassa veturilla oli tehty jo aikaisemmin koeajoja, ja tänään 212 vuotta sitten tapahtunut ajo oli veto. 

Trevithick oli myynyt junan patentin kaivospatruuna Samuel Homfraylle, joka löi vetoa toisen kaivoksenomistajan, Richard Crawshayn, kanssa siitä, että juna voisi kuljettaa kymmenen tonnia rautaa kaivoksen ja sulattamon välillä. Homfray voitti vedon, mutta molemmat olivat tyytyväisiä, koska juna teki kaivostoiminnasta paljon kannattavampaa. Mukana näytösajon yleisössä oli myös hallituksen edustaja ja lehdistöä, joten tieto junamatkasta levisi tehokkaasti kaikkialle Britanniassa – ja muuallekin.

Ei juna, ei lentokone, vaan omituinen sekasikiö

La, 01/30/2016 - 17:03 Jari Mäkinen
Aerotrain



Tämä oli maglev-junien edeltäjä, lentokonemainen ilmatyynyalus nimeltä Aérotrain.


Päivän kuvaRanskalaisinsinööri Jean Bertin oli kenties liian edellä aikaansa, kun hän esitteli vuonna 1963 ideansa lentokonemoottorin työntämästä ilmatyynyaluksesta, joka liikkuisi yhden palkkien päällä kulkevan raiteen varassa nopeasti eteenpäin. 

Aérotrain, eli ilmajuna, leijuisi siis ilmatyynyn päällä ja voisi liikkua nopeasti kuin lentokone, mutta pysyä tukevasti Maan pinnalla – jos pientä rakoa laitteen ja betonisen radan pohjan välillä ei lasketa varsinaisesti lentämiseksi.

Vuonna 1963 Bertinillä oli valmiina vain 1:12 -suhteessa tehty pienoismalli keksinnöstään, mutta myöhemmin hän rakensi neljä prototyyppiä sekä lyhyen koeradan, jolla ilmajunamatkaamista pääsi testaamaan.

Ensimmäinen prototyypeistä oli yhdeksän metriä pitkä laite, missä oli tilaa neljälle henkilölle. Sitä seurasi täysikokoinen, 22 metriä pitkä laite, missä oli paikkoja jopa 80 matkustajalle.

Vuonna 1974 prototyypeistä viimeisin, Aérotrain I80, teki ilmapatjan päällä liikkuvien alusten nopeusmaailmanennätyksen 430 km/h. Kun matkasta laskettiin keskinopeus, oli sekin varsin korkea: 417,6 kilometriä tunnissa. Nopeus on jotakuinkin sama kuin nykyisten maglev-junien nopeudet.

1970-luvun alussa Aérotrain-junaverkoastoa suunniteltiin Pariisin alueelle lähiliikenteeseen, mutta öljykriisi nakersi tämän(kin) huimalta vaikuttaneen, mutta kieltämättä hieman energiasyöpön laitteen rahoitusta ja haluttavuutta, joten projekti laitettiin ensin jäihin ja sitten hylättiin kokonaan vuonna 1975. Samana vuonna myös Bertin kuoli, joten hankkeella ei ollut enää innokasta puhemiestä.

Alla on vielä toinen kuva täysikokoisesta prototyypistä, nyt nokasta päin kuvattuna.

Japanin ennätysnopea juna: 603 km/h

Ti, 04/21/2015 - 21:53 Jari Mäkinen

Japanilainen magneettilevitaatiojuna teki tänään junien nopeuden maailmanennätyksen kiitämällä 603 kilometrin tuntinopeudella koeradallaan Fuji-vuoren luona Tokion lounaispuolella.

L0-niminen koejuna kuljetti mukanaan 49 Keski-Japanin rautatieyhtiön työntekijää, jotka kuvailivat kyytiä tasaiseksi ja mukavaksi. Matkustajien mukaan matkanteko muuttui sitä sulavammaksi, mitä nopeammin juna kulki.

Ennätysnopeutta juna spurttasi vain 1,8 kilometrin verran, johon se käytti 11 sekuntia. Muulloin juna kulki rauhallisempaa, noin 550 km/h:n nopeutta. Viime viikolla junalla uskallettiin ajaa jo 590 kilometriä tunnissa, mutta koska tähtäimessä oli yli 600 km/h:n vauhti, siitä ei tiedotettu laajemmin.

Samalla junalla tehtiin myös edellinen junien nopeusennätyksen vuonna 2003. Silloin sen nopeus oli 581 km/h.


Juna, joka leijuu

Ennätysjuna käyttää maglev-tekniikkaa, eli se leijuu ilmassa noin 10 cm:n korkeudessa voimakkaiden magneettien varassa. Magneeteilla paitsi pidetään juna ilmassa, niin  myös ohjataan sitä pysymään radallaan sekä kiihdytetään eteenpäin. Koska juna ei kosketa maata, se voi kulkea lentokonemaisella nopeudella.

Tekniikka on hankalaa ja kallista, koska se vaatii erityisesti rakennetun, magneeteilla varustetun radan. Magneettien hallinta on tarkkaa ja junassa pitää olla alla myös pyörät siltä varalta, että magneettien noste lakkaa ja se putoaa alas kiskolleen.

Maglev-junia on rakennettu koemielessä eri puolille maailmaa. Ensimmäinen julkisessa käytössä ollut sellainen otettiin käyttöön Iso-Britanniassa, Birminghamin lentoaseman ja rautatieaseman välillä vuonna 1984. Rata oli vain 600 metriä pitkä ja se suljettiin vuonna 1995, koska se oli jatkuvasti rikki.

Tunnetuin nyt käytössä oleva maglev-juna kulkee Shanghaissa lentoaseman ja kaupungin keskustan väliä. Vuodesta 2004 alkaen liikennöinyt juna saavuttaa 431 km/h:n nopeuden 30 kilometriä pitkällä radallaan, jonka se taittaa seitsemässä minuutissa. Saksalaiseen tekniikkaan perustuva juna on kulkenut koemielessä 501 km/h.

Jos Birminghamin junalla oli suuria vaikeuksia, on Shanghain maglev-linjalla luotettavuus 99,97%

Japanilla suuret suunnitelmat

Japani on käyttänyt perinteisiä suurnopeusjunia jo vuodesta 1964 alkaen, kun kuuluisa Tokaido Shinkansen alkoi liikennöidä Tokion ja Osakan välillä. 

Sen jälkeen erikoisradoilla kulkevien Shinkansenien nopeutta on voitu nostaa aina 320 kilometriin tunnissa, mutta tätä nopeampaa menoa ei perinteisesti raiteilla juuri voi rutiininomaisesti ajaa. Koemielessä on ajettu nopeamminkin ja tällaisten perinteisten suurnopeusjunien ennätystä pitää hallussaan ranskalainen TGV (3. huhtikuuta 2007, 574,8 km/h)

Koska maa haaveilee vieläkin nopeammasta kyydistä, on siellä kehitetty magneettilevitaation perustuvia junia jo 1970-luvulta alkaen. Silloin Miyazakin prefektuuriin maan eteläosaan rakennettiin seitsemän kilometriä pitkänkoerata, jolla tekniikkaa testattiin. Rataa pidennettiin sittemmin ja kaikkiaan yli 200 000 paikallista asukasta pääsi koittamaan kyytiä yli 500 km/h:n nopeudella, ennen kuin rata suljettiin yleisöltä. 

Nyt tehty ennätys ajettiin radalla, josta tulee myöhemmin osa uutta Chuo Shinkansen -linjaa. Sen tarkoituksena on yhdistää Tokio, Nagoya ja Osaka maglev-vauhdilla. 

Nyt käytössä oleva Shinkansen N700 Kioton asemalla. Kuten näkyy, se kulkee perinteiseen tapaan raiteilla.

Suunnitelman mukaan junat lähtevät Tokion Shinagawa-asemalta ja pysähtyvät Sagamiharassa, Kanagawassa, Kofussa, Yamanashissa ja Nakatsugawassa ennen saapumistaan Nagoyan asemalle. 286 kilometrin matkaan kuluisi vain 40 minuuttia ja junan on tarkoitus kulkea tyypillisesti 505 km/h:n maksiminopeutta.

Lähes 90% radasta on tarkoitus rakentaa maan alle tai tunneleihin. Osin tästä syystä radan rakentaminen maksaa hyvin paljon: noin 93 miljardia euroa.

Kyytiin radalla koko pituudeltaan pääsee näillä näkymin vuonna 2027, mutta jo vuoden 2020 Tokion kesäolympialaisten aikaan junalla on tarkoitus kyytiä turisteja (ja toki muitakin) lyhyemmällä matkalla. Vuoteen 2045 rataa on aikomus pidentää Osakaan saakka, jolloin 410 kilometriä Tokion ja Osakan välillä taittuu tunnissa ja seitsemässä minuutissa. Nyt siihen kuluu Shinkansenilla noin kaksi ja puoli tuntia.

Japanin aikomuksena on myydä junatekniikkaansa myös ulkomaille, ja ensimmäisenä tarjouksia tehdään Yhdysvaltoihin. Siellä New Yorkin ja Washington D.C.:n välille suunnitellaan suurnopeusjunaa, ja voi olla, että siitä tehdään saman tien maglev-tekniikkaan perustuva. Japani on tarjoutunut kustantamaan hanketta osittain ja maan pääministeri Shinzo Abe mainostanee junahanketta myöhemmin tässä kuussa Yhdysvaltain-matkallaan.